李富強(qiáng) 郭鵬飛 王培東

(中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司 山東 青島 266111)

軌道交通作為陸地上重要的一種運(yùn)輸方式，因其運(yùn)載量大、低成本、速度快等特點(diǎn)，已經(jīng)成為人們外出首選的交通工具，并在運(yùn)輸體系中占主導(dǎo)位置[1]。軌道列車是非常復(fù)雜的系統(tǒng)，其中，轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤為重要，并且直接關(guān)系到列車的運(yùn)行安全。

1 轉(zhuǎn)向架概述

(1)轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)

軌道交通車輛的轉(zhuǎn)向架由一系懸掛、二系懸掛、基礎(chǔ)制動(dòng)系統(tǒng)、中間牽引單元、邊緣潤(rùn)滑系統(tǒng)配置和輔助裝置等部件組成，具體如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)

(2)轉(zhuǎn)向架分類

在當(dāng)今世界軌道交通中，轉(zhuǎn)向架可以按照以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類：牽引傳動(dòng)裝置、車軸的數(shù)目以及類型、軸箱定位方式和結(jié)構(gòu)、彈簧裝置等，根據(jù)以上分型可以知道，對(duì)轉(zhuǎn)向架的介紹多種多樣，且重點(diǎn)都不一樣，就是因?yàn)橛兄喾N多樣的分型，也導(dǎo)致了轉(zhuǎn)向架會(huì)有不同故障發(fā)生[1]。

2 轉(zhuǎn)向架在軌道列車應(yīng)用中出現(xiàn)的故障及診斷方法

轉(zhuǎn)向架作為軌道車輛系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)，是支撐整個(gè)車體的關(guān)鍵，也是極易出現(xiàn)故障的部分，下面對(duì)其出現(xiàn)的故障進(jìn)行系統(tǒng)分析。

2.1 軸承故障

(1)故障現(xiàn)象

軸承是軌道列車中關(guān)鍵的旋轉(zhuǎn)支撐部位，具有使用壽命長(zhǎng)、可靠性強(qiáng)等特性。在列車運(yùn)行過(guò)程中，軸承持續(xù)承受車輛和軌道的沖擊力。因此發(fā)生故障的概率很高。其故障主要有：①化學(xué)腐蝕、機(jī)械腐蝕等，腐蝕會(huì)導(dǎo)致軸承的精度消失；②元件斷裂，軸承失效；③元件工作面出現(xiàn)壓痕或密封不良致使異物進(jìn)入，導(dǎo)致使用壽命下降等。

(2)故障診斷

針對(duì)軸承故障的診斷方法有聲學(xué)診斷法、溫度診斷法等，結(jié)合軸承的故障類型及特點(diǎn)，目前采用的檢查方法為振動(dòng)診斷，此方法是應(yīng)用最廣泛的軸承檢查方法。該方法主要通過(guò)信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)單地分析，以判斷軸承是否出現(xiàn)異常，可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)故障類型的診斷，在故障早期及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，避免故障的發(fā)展擴(kuò)大。

2.2 齒輪箱故障

(1) 故障現(xiàn)象

齒輪箱是軌道列車中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)多對(duì)齒輪的磨合，配合列車穩(wěn)定運(yùn)行，保證列車安全運(yùn)行。齒輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其發(fā)生故障的主要類型如下：①齒面磨損，易導(dǎo)致齒輪力矩傳遞性能改變，磨損加劇等；②齒面剝落，齒輪表面會(huì)產(chǎn)生疲勞載荷，導(dǎo)致意外的發(fā)生。

(2)故障診斷

齒輪箱系統(tǒng)的故障診斷方法主要有噪聲診斷法、振動(dòng)診斷法、沖擊脈沖診斷法等，其中，主要的、最常見的檢查方法為振動(dòng)診斷法。在列車運(yùn)行過(guò)程中，齒輪箱系統(tǒng)在內(nèi)部振動(dòng)以及外部刺激的作用下，產(chǎn)生振動(dòng)以及噪聲，振動(dòng)信號(hào)可對(duì)齒輪的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送，實(shí)現(xiàn)了對(duì)故障的早期、中期以及晚期的檢查和記錄。

3 轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)

3.1 轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)特點(diǎn)

轉(zhuǎn)向架的質(zhì)量對(duì)車輛的動(dòng)態(tài)性能有著最重要的影響，對(duì)構(gòu)架進(jìn)行輕量的設(shè)計(jì)，不僅可以提高車輛自身的運(yùn)行平穩(wěn)性，還會(huì)提高車輛自身的速度，使車輛在通過(guò)彎道時(shí)更具靈活性。轉(zhuǎn)向架的輕量化設(shè)計(jì)對(duì)于減少軌道車輛的重量非常關(guān)鍵。

3.2 轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)要求主要有以下幾點(diǎn)[2]：

(1)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架。主要采用EN 10025標(biāo)準(zhǔn)的S275J2G3鋼板制造，并制成“H”型(見圖2)。

圖2 “H”型轉(zhuǎn)向架構(gòu)架

(2)輪對(duì)組成。注意拖車轉(zhuǎn)向架以及動(dòng)車轉(zhuǎn)向架的位置不可互換。

(3)一系懸掛。安裝在軸承上的彈簧裝置，即彈簧單元，其高度由一系懸掛的橫向及縱向決定。

(4)二系懸掛。即車體與轉(zhuǎn)向架間的聯(lián)接裝置，用以傳遞車體與轉(zhuǎn)向架間的垂向力和水平力，使轉(zhuǎn)向架在車輛通過(guò)曲線時(shí)能相對(duì)于車體回轉(zhuǎn)，并進(jìn)一步減緩車體與轉(zhuǎn)向架間的沖擊振動(dòng)。一般包括空氣彈簧、高度閥、壓差閥、減振器和抗側(cè)滾裝置等?？箓?cè)滾扭桿主要是控制車體過(guò)分的側(cè)向滾動(dòng)等。

(5)基礎(chǔ)制動(dòng)裝置。主要是由制動(dòng)缸傳來(lái)的力，經(jīng)杠桿放大系統(tǒng)增大若干倍以后傳給閘片，使其壓緊制動(dòng)盤，對(duì)車輛實(shí)施制動(dòng)。

(6)目前應(yīng)用最廣泛，具有代表性的轉(zhuǎn)向架為CRH2型動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架，型號(hào)為SKMB-200，其主要技術(shù)參數(shù)為：軌距，1 435 mm；固定軸距，2 500 mm；軸承中心間距，2 000 mm；輪對(duì)內(nèi)側(cè)距，1 353 mm；車輪直徑，全新約840 mm，全磨耗約770 mm。

4 應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，我國(guó)CRH1型和CRH2型動(dòng)車組采用的是無(wú)牽引銷轉(zhuǎn)向架，使用了單拉桿結(jié)構(gòu)，而CRH5型動(dòng)車組采用“Z”字形布置的雙拉桿配合中央牽引銷結(jié)構(gòu)。另外，還有鉸接式轉(zhuǎn)向架，法國(guó)TGV高速列車一般采用這種轉(zhuǎn)向架。

結(jié)合國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行主要分析，城市軌道交通無(wú)論A型車還是B型車的發(fā)展趨勢(shì)都呈現(xiàn)低噪聲化發(fā)展，而在城市里對(duì)于軌道交通最常見的要求為載客量大、平穩(wěn)安全地運(yùn)行等，為了應(yīng)對(duì)上述要求，我國(guó)轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還有需要進(jìn)步的空間[3]。

5 結(jié)束語(yǔ)

在軌道交通中，轉(zhuǎn)向架的應(yīng)用十分重要，其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與車輛高度、軸承的承重以及應(yīng)用地域都有密切的關(guān)系。因此，對(duì)于轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)，研發(fā)者應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行分析，研究相應(yīng)的轉(zhuǎn)向架，并不斷地更新自身技術(shù)，使車輛的運(yùn)行更加平穩(wěn)，保障運(yùn)行安全。